JPH0142800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼板端部を突合わせ溶接する溶接機に
おける突合わせ方法に係り、詳しくは、板厚の大
小に拘らず、薄板であつても、彎曲、目違い等が
なく、端面を正確に突合わせ、レーザ溶接等によ
り良好に突合わせ溶接できる鋼板端面の突合わせ
方法に係る。

一般に、鋼板ストリツプの端部を互いに突合わ
せて溶接する溶接機において、鋼板端面をそのま
ま突合わせることなく、第１図ａ，ｂ，ｃならび
にｄに示す通りに行なわれる。まず、先行側の鋼
板５と後行側の鋼板６とは、それぞれ入側クラン
プ１と出側クランプ２とでクランプされ（第１図
ａ参照）、その後、上刃３が下降し、先後行の両
鋼板５，６の端部は第１図ｂに示す如く同時に切
断し、新しく切断端面を形成する。次に、上刃３
を上昇させると同時に下刃４を下降させてから、
上下刃３，４等のシヤー本体をオフラインに退避
させてから（第１図ｃ参照）、入側クランプ１を
切断間隔だけ前進させる一方、出側クランプ２を
そのままとし、先後行の両鋼板５，６の各切断端
面を互いに突合わせると共に、下部より裏当金８
を上昇させて開先を形成し、この開先に沿つて溶
接トーチ７が板巾方向に走行させ、溶接が行なわ
れている（第１図ｄ参照）。この溶接には、通常、
TIG溶接が用いられていたが、近時は、鋼板の薄
板化、広幅化にともなつてビーム径0.1mm程度の
レーザ溶接が用いられ、高精度の突合わせ開先が
要求されている。

また、TIG、レーザ、更に、電子ビーム等何れ
の方法で溶接を行なう場合でも、継手部の品質は
溶接電流、溶接スピード等の溶接条件のほかに鋼
板同志の突合わせ状態に大きく影響され、適切な
溶接条件で溶接しても両鋼板間の間隔（ギヤツ
プ）が大きすぎたり、また、互いに押しつけすぎ
て彎曲したり、重なつたりした状態で溶接する
と、溶けこみ不良、穴あき等の溶接がおこり、そ
のまま通板すると、ライン通板途中で溶接部破断
を生じる。

これらのところから、TIG溶接、電子ビーム、
レーザ等、とくに、レーザ等の突合わせ溶接で
は、高精度の突合わせ開発が要求されるため、第
１図ａ〜ｄに示す従来例では正確に突合わせるこ
とが困難であつて、高精度の開先形成技術の開発
が望まれ、この技術の確立によつてはじめて鋼板
の端部接合にレーザ溶接が適合できると云える。

すなわち、第２図は従来例の突合わせ方法から
の説明図であつて、入側ならびに出側の両クラン
プ１，２は上記のところと同様に両鋼板５，６を
クランプできると同時にシリンダ（図示せず）等
によつて前進若しくは後退されるよう構成され、
これらクランプのうちで一方、例えば、入側クラ
ンプ１の下部にアーム１０が設けられ、このアー
ム１０の後端部には当り部１０ａが形成され、こ
の当り部１０ａが台９ａ上のストツパ９に当接し
たときに、入側クランプ１が停止するよう構成さ
れている。このため、突合わせのときは、出側ク
ランプ２をそのままとして入側クランプ１を前進
させ突合わせるが、ストツパ９とアーム１０の当
り部１０ａとの間隔Ｓが上刃３の両刃面３ａ間の
切断間隔ｌとほぼ一致するように決められ、この
ストツパ位置乃至上記間隔Ｓの突合わせストロー
クは常に一定という条件のもとで、位置規制が行
なわれ、しかし、実際には、切断によつて新しく
切断面を形成しても、この切断面において板厚に
よつて平坦度、板幅方向ならびに板厚方向の直線
性が異なり、このために、突合わせ時の間隔が異
なつている。ちなみに、板厚をｔとして切断後の
先後行板両端間隔を示すと、次の通りである。

0.9mmｔ×1000mm巾―切断間隔139.06mm 1.6mmｔ×1000mm巾―切断間隔138.81mm 3.0mmｔ× 〃 ― 〃 138.55mm このため、突合わせストロークを、例えば、
138.5mmに設定すると、板厚3.0mmでは0.05mm、1.6
mmでは0.31mm、0.9mmでは0.56mmとギヤツプは変化
することになる。従つて、例えば焦点径が0.1mm
前後のレーザビームを用いて溶接する場合、板厚
3.0mmでは溶接可能であるが、板厚1.6mm、0.9mmで
はビームギヤツプを突き抜けてしまい、レーザ溶
接は不可能である。また、突合わせストロークを
139.0mmに設定すると、板厚0.9mmでは0.06mmのギ
ヤツプとなり、1.6mm、3.0mmの場合にはアーム１
０がストツパ９に当接する前に板同志が突き合う
ことになつて好ましくない。例えば、レーザ溶接
であれば、板厚0.9mmの場合、かろうじて溶接可
能であるが、板厚1.6mm、3.0mmの場合には突合せ
部の板が彎曲してしまい、レーザビームの焦点位
置が鋼板面からずれてしまい、良好な溶接部が得
られないばかりでなく、溶接が仮りにできたとし
ても、溶接部を冷間圧延すれば溶接部が破断した
りあるいは溶接部を含んでコイル状に巻取る場合
には腰折れの欠陥が生ずる。要するに、従来例で
は正確な突合わせを行なうことができず、それが
溶接品質をばらつかせる主な原因となつていた。

本発明は上記問題点を解決することを目的と
し、特に、突合わせの困難な薄板でも自動的に突
合わせもできる突合わせ方法を提案する。

以下、図面によつて本発明方法について説明す
る。

なお、第３図は本発明方法を実施する装置の一
例の側面図であり、第４図は入側クランプ側から
の正面図であり、第５図は第３図のＡ―Ａ方向か
らの平面図である。

まず、第３図、第４図ならびに第５図におい
て、第１図ならびに第２図に示す従来例と同様
に、先後行の両鋼板５，６は溶接に先立つて各ク
ランプ２，１によつてクランプされ、このクルン
プ状態で上刃３と下刃４との間で両鋼板５，６の
端部は切断され、その後、入側クランプ１は後記
シリンダ２０によつて移動され、両鋼板５，６の
各切断端面に突合わせる。この際、入側クランプ
１の前進移動位置はそのアーム１０とストツパ１
２によつて規制される。

以上の通りの構成の溶接突合わせ装置におい
て、ストツパ１２は移動自在に構成し、ストツパ
１２とアーム１０との当り部１０ａとの間の間
隔、つまり、突合わせストローク７を調整できる
よう構成し、更に、ストツパ１２と当り部１０ａ
との間の圧力を検出するために、ストツパ１２の
当接面１２ａに例えばロードセル等の圧力検出器
１１を取付ける。すなわち、ストツパ１２は移動
自在に構成し、この移動機構としては、例えば、
ストツパ１２の下部をスクリユー１４に螺合さ
せ、このスクリユー１４の一端を、ベベルギヤー
１５，１６，１７，１８から成る歯車列を介して
モータ１９に連結する。また、ベース２１には入
側クランプ１の前進用シリンダ２０が取付けら
れ、入側クランプ１はビーム２２で保持されて、
このビーム２２はシリンダ２３によつて昇降自在
に構成され、入側クランプ１はガイド２４，２５
によつて案内されて前後進される。

なお、符号２６は入側クランプベースである。

そこで、この構成の溶接突合わせ装置によつて
先後行の両鋼板５，６の各切断端面を突合わせる
ときには、まず、例えば、サイドガイド（図示せ
ず）によつて先後行の両鋼板５，６は予めセンタ
リングしてから、入側クランプ１ならびに出側ク
ランプ２によつてクランプする。その後、上、下
刃３，４の間で先後行の両鋼板５，６の端部をシ
ヤー切断する。

次いで、上下刃３，４等はオフラインに退避さ
せてから、両鋼板５，６の切断端面を突合わせる
が、出側のクランプ２はそのままの状態とし、シ
リンダ２０を作動させ、入側クランプ１を前進さ
せて突合わせる。このときに、入側クランプ１が
前進しアーム１０の当り部１０ａが検出器１１に
当接し、そこで、入側クランプ１はストツパ１２
により停止されるが、予め、切断間隔ｌよりスト
ツパ１２とアーム１０の当り部１０ａとの間隔Ｓ
が小さくなるようにストツパ１２の位置が設定さ
れているので、この場合、両鋼板５，６の切断面
はまだ接触していない。従つて、入側クランプ１
の移動用シリンダ２０の出力がそのまま、つま
り、100％がストツパ１２の圧力検出器１１にか
かることになる。

次に、シリンダ２０が作動している状態でスト
ツパ１２をスクリユー１４、ギヤー１５，１６，
１７、モータ１９などにより出側クランプ２側に
前進させると、入側クランプ１もストツパ１２と
一体となつて移動することになり、この場合、ス
トツパ１２が移動するに従い、両鋼板５，６の切
断端面は接触しはじめ、更に、鋼板５，６は彎曲
していく。一方、ストツパ１２の圧力検出器１１
の検出値は、シリンダ出力の一部を鋼板端部で受
けることになるので、減少していくことになる。
そこで、鋼板切断端面が接触する前の圧力検出器
１１の検出値に対して、接触後の検出値が所定量
減少した時点（例えば、接触前の圧力を100％と
した場合、接触後のそれが80％になつた時点）で
ストツパの移動を停止させて突合せ完了とするこ
とにより、鋼板の端面にはギヤツプもなくかつ板
の彎曲などもほとんどなく非常に良好な状態で突
合わせることができる。

すなわち、本発明による突合わせ方法は、ま
ず、移動自在、ストツパを突合わせ時に両鋼板の
切断端面が接触しないような位置に設定した状態
で入側クランプを前進させる。この場合、入側ク
ランプの前進端はストツパで規制され、また、当
然のことながら、この場合、鋼板は接触していな
い（第１段階）。

次に、この状態でストツパと入側クランプを一
体となつて更に前進させてストツパに取付けられ
た圧力検出器の検出値が鋼板接触前の検出値に対
して所定の割合だけ減らした時にストツパを停止
させて（第２段階）、突合わせを完了するもので
ある。

なお、このように先後行の両鋼板５，６の各切
断端面を互いに良好に突合わせたのちは、その開
先に沿つて溶接トーチ７を板巾方向に走行させて
溶接するが、以上の通りに開先を形成するとき
に、裏当て金８を鋼板５，６の下部から支持して
上昇させて突合わせるとともに、薄板のときは、
第６図ならびに第７図に示す如く上下から鋼板
５，６の各端部をおさえるのが好ましい。

すなわち、第６図ならびに第７図は上部からの
おさえ機構の一例の側面図と平面図であつて、こ
のおさえ機構２７は板幅方向に配置されるおさえ
ビーム２８を軸２９によつて例えばクランプ２の
先端で回転自在に支承し、シリンダ３０によつて
第６図の矢印方向に旋回できるよう構成する。ま
た、おさえビーム２８は第７図に示す例では２分
割されているが、このように分割しても、単一物
としても構成できる。また、このように上部板お
さえ機構２７を設けると、そのおさえビーム２８
によつて裏当金８の直上で先後行の両鋼板の各端
部が上部からも抑えつけられ、とくに入側クラン
プ１の前進によつて先後行の鋼板端面を突合わせ
るときに、確実に両端面を互いに接触させること
ができる。また、上記例では、左右のストツパは
１台のモータ１９によつて左右に同量づつ移動で
きるよう構成しているが、左右の各ストツパは
別々の駆動に連結し、それぞれ単独にも移動でき
るよう構成して、切断間隔の違いに対処させるこ
ともでき、更に、ストツパの移動機構は、上記の
モータ以外に何れのものからも構成できる。

次に、実施例について説明する。

まず、第３図において、アーム１０の当り部１
０ａとストツパ１２上の圧力検出器１１との間の
間隔、つまり、突合わせストロークをＳとし、切
断間隔をｌとし、上記間隔Ｓを切断間隔ｌの近傍
として、Ｓ−ｌ＝△ｌの値をこの範囲で変化させ
て鋼板の突合わせを行ない、圧力検出器１１によ
つて圧力を読みとつた。この関係は第８図に示す
通りであり、圧力はシリンダ２０の出力を100と
して示した。この際、鋼板としては、２種のもの
を用い、Ａは2.2mm厚×915mm巾、Ｂは0.8mm厚×
1219mm巾の低炭素鋼板を使用した。第８図より△
ｌをプラス側にするにつれて、すなわち、切断間
隔ｌを固定して、ストツパ１２を移動させて間隔
Ｓを大きくするにつれ圧力検出器側の圧力が減少
し、端面間に突合わせ圧力がかかつていることが
わかる。

また、鋼板Ａは△ｌが＋0.4mmではシリンダ２
０の出力が全て突合わせ部にかかり、圧力検出器
１１側には全くかからなくなるが、鋼板Ｂは△ｌ
を大きくしていくと、これと直線的に比例する
が、＋0.3mmより大きい範囲ではシリンダ２０の出
力までいたらず曲線を示す。これは板厚が薄いた
め、鋼板の突合わせ部でシリンダ２０全出力を支
えることができず、鋼板がそつたりして変形して
いるためであつて、何れの場合でも、シリンダ２
０の出力の80％程度のところでクランプ１を停止
したところ、高精度の突合わせ開先が得られた。
すなわち、本発明によれば板厚が薄い場合であつ
ても鋼板の突合せ部がほとんど変形することなく
ギヤツプのない良好な突合わせ部を得ることがで
きる。

以上詳しく説明した通り、本発明方法は溶接に
先立つて鋼板端面を突合わせる際に、両端面の接
触する直前に、この間の圧力を検出し、この検出
圧力によつて後行側の鋼板をクランプする入側ク
ランプの前進移動をコントロールして突合わせる
ものである。従つて、たとえ薄板であつても正確
に突合わせでき、良好な溶接ビードが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃならびにｄは従来例によつて
切断突合わせ溶接する際の各過程の説明図、第２
図は従来例の溶接突合わせ方法の側面からの説明
図、第３図は本発明方法を実施する装置の一例の
側面図、第４図は入側クランプからの正面図、第
５図は第３図のＡ―Ａ方向からの平面図、第６図
ならびに第７図は上部板おさえ機構の平面図、第
８図は本発明方法によつての突合わせ端面間の圧
力の検出態様の一例の説明図である。 符号１……入側クランプ、２……出側クラン
プ、３……上刃、４……下刃、５……出側板、６
……入側板、７……溶接トーチ、８……裏当て
金、９……ストツパ、１０……アーム、１０ａ…
…当り部、１１……圧力検出器、１２……ストツ
パ、１３……ガイド、１４……スクリユー、１
５，１６，１７，１８……ベベルギヤー、１９…
…モータ、２０……前進用シリンダ、２１……ベ
ース、２２……ビーム、２３……シリンダ、２４
……ガイド、２５……ガイド、２６……入側クラ
ンプベース、２７……上部板おさえ機構、２８…
…抑えビーム、２９……軸、３０……シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出側クランプと入側クランプとでクランプさ
   れた状態の先行鋼板の後端部ならびに後行鋼板の
   先端部をシヤーにより同時切断してから、前記入
   側クランプの下部に設けたアームの当り部と前記
   両鋼板の走行方向に移動するストツパとの間の圧
   力を検出しつつ、前記鋼帯両端部の切断端面を突
   合わせる際に、 前記両鋼板の後端部ならびに先端部を切断後、
   前記入側クランプにおいて、前記両鋼板の各切断
   端面が当接しないときに前記アームの当り部が当
   接する位置に、前記ストツパを調整してから、前
   記入側クランプを前記ストツパと前記アームの当
   り部とが当接するまで、前記出側クランプに向け
   て移動させ、その後、前記ストツパの位置を調整
   することにより、前記入側クランプを前記出側ク
   ランプに対し更に移動させ、前記ストツパと前記
   アームの当り部との圧力が所定値まで減少したと
   きに、前記入側クランプの移動を停止させて、前
   記両鋼板の切断端面を突合わせることを特徴とす
   る鋼板端部を突合わせ溶接する溶接機における突
   合わせ方法。